多线程锁的升级原理是什么?

锁的级别：

无锁->偏向锁->轻量级锁->重量级锁

锁分级别缘由：

没有优化前，sychroniezed是重量级锁（悲观锁），使用wait、notify、notifyAll来切换线程状态很是消耗系统资源，线程的挂起和唤醒间隔很短暂，这样很浪费资源，影响性能。因此JVM对sychronized关键字进行了优化，把锁分为无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。

1、无锁

没有对资源进行锁定，全部的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改为功，其它修改失败的线程会不断重试直到修改为功。

2、偏向锁

对象的代码一直被同一线程执行，不存在多个线程竞争，该线程在后续执行中自动获取锁，下降获取锁带来的性能开销。偏向锁，指的是偏向第一个加锁线程，该线程是不会主动释放偏向锁的，只有当其余线程尝试竞争偏向锁才会被释放。

偏向锁的撤销，须要在某个时间点上没有字节码正在执行时，先暂停偏向锁的线程，而后判断锁对象是否处于被锁定状态，若是线程不处于活动状态，则将对象头设置成无锁状态，并撤销偏向锁。

若是线程处于活动状态，升级为轻量级锁的状态。

3、轻量级锁

轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被第二个线程B访问，此时偏向锁就会升级为轻量级锁，线程B会经过自旋的形式尝试获取锁，线程不会阻塞，从er提高性能。

当前只有一个等待线程，则该线程将经过自旋进行等待。可是当自旋超过必定次数时，轻量级锁边会升级为重量级锁，当一个线程已持有锁，另外一个线程在自旋，而此时第三个线程来访时，轻量级锁也会升级为重量级锁。

注：自旋是什么？

自旋（spinlock）是指当一个线程获取锁的时候，若是锁已经被其它线程获取，那么该线程将循环等待，而后不断的判断锁是否可以被成功获取，直到获取到锁才会退出循环。

4、重量级锁

指当有一个线程获取锁以后，其他全部等待获取该锁的线程都会处于阻塞状态。

重量级锁经过对象内部的监听器（monitor）实现，而其中monitor的本质是依赖于底层操做系统的Mutex Lock实现，操做系统实现线程之间的切换须要从用户态切换到内核态，切换成本很是高。

5、锁状态对比：

	偏向锁	轻量级锁	重量级锁
使用场景	只有一个线程进入同步块	虽然不少线程，但没有冲突，线程进入时间错开于是并未争抢锁	发生了锁争抢的状况，多条线程进入同步块争用锁
本质	取消同步操做	CAS操做代替互斥同步	互斥同步
优势	不阻塞，执行效率高（只有第一次获取偏向锁时须要CAS操做，后面只是比对ThreadId）	不会阻塞	不会空耗CPU
缺点	适用场景太局限。若竞争产生，会有额外的偏向锁撤销的消耗	长时间获取不到锁空耗CPU	阻塞，上下文切换，重量级操做，消耗操做系统资源

6、CAS是什么呢？

CAS即即比较和替换，当使用CAS替换新值不成功时，自旋，从新得到原值和新值再试一次直到成功为止。

CAS经过无锁操做提升了系统的吞吐率，高效的解决了原子操做问题。

浅谈Java多线程CAS原理

 

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